Способ получения электрокорунда Советский патент 1982 года по МПК C01F7/30 

Изобретение -относится к области цветной, металлургии и может быть ис пользовано для получения электрокор да. Известен способ получения нормал ного электрокорунда путем восстанов тельной плавки глиноземсодержащего сырья в присутствии добавок окиси циркония р. Недостатком этого способа, является дороговизна процесса, вызванна с необходимостью использования окиси циркония. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения электрокорунда, включающий восстановительную электр плавку глиноземсодержащего сырья в присутствии углеродйстого восстанрвителя, выпуск высокоглиноземистого расплава и попутного металла из пе . Недостатками известного спосрба являются высокий расход электроэнергии и невысокая производительность печи. Для осуществления непрывного процесса электроплавки необходимо проплавление колошника, при этом для получения высокоглиноземистого расплава с содержанием ЛЦО, более 93% требуется его перегрев до температур 2350-2550 К, что на tOO500 К выше температуры плавления агломерата, а это приводит к проплавлению шихты и вскрытию колошника, значительному расходу электроэнергии и низкой производительности печи. Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение производительности печи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения электрокорунда, включающему восстановительную электроплавку глиноземсодержащего сырья в присутствии углеродистого восстановителя, выпуск высокоглиноземистого расплава и попутного металла из печи.

Электроплавку и выпуск высокоглино.земистого расплава ведут при 20502150 К с последующим введением в расплав во время или после его выпус, ка ферроалюминия в количестве 6,5 37. от веса расплава.

.Ферроалюминий используют с содержанием алюминия 30-35.

За счет сближения температуры Плавления исходного глиноземсодержаще го сырья и выпускаемого высокоглиноземистого оксидного расплава удается выпустить оксидный расплав без проплавления колошника. Для этого в пеМи производят частичное восстановление примесей ( в основном окислов железа) с получением недовостановленного высокоглиноземистого оксидного расплава с содержанием 7-15 FeO, 6-7 SiOg. 3-5 TiOj,, 0,5 CaO, осталь ное , имеющего температуру плавления 1950-2050 К, близкую к температуре плавления исходного глиноземсодержащего сырья. Восстановление в печи окислов железа до концентрации FeO менее 1% в высокоглиноземистом расплаве нежелательно, так как при этом становится невозможным осуществление внепечного самопроизвольного процесса рафинирования (при введении холодного ферроалюминия тепла экзотер мимеских реакций не хватает для нагрева корундового расплава до температуры 2350-2400 К, достаточной для разделения металлической и шлаковой фаз), а кроме того в таких расплавах резко повышается температура плавления.

Температурный режим в электропечи и на выпуске определяется температурой плавления высокоглиноземистого оксидного расплава и должен находиться в пределах 2050-2150 К (с учетом перегрева оксидного расплава / 100 К), так как при температуре менее 2050 К не:возможно осуществить выпуск вязкого корундового расплава из печи. Перегрев расплава выше 2050 К приводит к проплавлению колошника.

Для получения корундового расплава с содержанием AUOj более 93%, высокоглиноземистый оксидный расплав вне печи, во время или после его выпуска в изложницу, рафинируют от примесей (FeO, SiO, TiOj) путем взаимодействия с ферроалюминием.

Ферроалюминий с содержанием менее 30% А1 использовать нецелесообразно, так как в этом случае резко возрастает количество вводимого ферроалюминия, что потребует больших по объему изложниц и дополнительных затрат тепла на подогрев ферроалюминия.

При содержании алюминия в ферроалюминии более 35 резко уменьшается его плотность, что приводит к ухудшению условий осаждения корольков металла.

Количество вводимого ферроалюминия определяется содержанием в нем |алюминия, качественным и количественным составом примесей в высокоглиноземистом оксидном расплаве.

Для рафиниров.ания 1 т высокоглиноземистого оксидного расплава с содержанием примесей: 5102,6-81, FeO 7-15, требуется 50-80 кг алюминия или в пересчете на ферроалюминий с содержанием 30% А1 (160-270 кг).

При рафинировании расплава с по.вышенным содержанием примесей (напри мер, расплавов с повышенным содержанием кремнезема, образующихся при плавлении бокситов или каолинов с

повышенным кремневым модулем) количество ферроалюминия возрастает. Так при рафинировании расплава с содержанием 150 FeO и 12% SiOi количество ферроалюминия, необходимого на рафинирование, возрастает до 370 кг (37%) на 1 т расплава.

При использовании для рафинирования сплавов, более богатых по содержанию алюминия количество ферроалюминия значительно снижается. Так при рафинировании расплава с минимальным содержанием примесей (7% FeO, 6% SiOg, k% TiO) феррсэалюминием, содержащим 30% алюминия, количество вводимого ферроалюминия составляет fes кг на 1 т расплава (6,5%).

Пример. Исходный материал 1000 кг глиноземсодержащего агломерата и 58 кг угля Краснобродского разреза плавят в руднотермической печи при 2100 К с выпуском расплава из-под закрытого колошника. Процесс ведут непрерывно. В результате плавки получают 77,5 кг высокоглиноземистого расплава, содержащего 10% FeO, 7,7% SiOi., 3,9% TiO, 0,5% CaO., сэстальное и 70 кг металла с содержанием 99ч Fe. Полученный оксидный расплав имеет температуру плавления 2000 К, близкую к температуре плавления агломерата. Выпуск высокоглиноземистого расплава осуществляют в изложницы через 3ч. Рафинирование высокоглиноземистого расплава производят твердым ферроалюминием. На 1 т расплава вводят 200 кг ферроалюминия. В резултате получают электрокорунд соста- ва:А1з,,9, FeO - 0,101, SiO,.,Q,kQ%, TiO - 2, QS% В полученном электрокорунде углерод полностью отсутствует, что улучшает качество зерна. Полученный металл используют для получения ферроалюминия. Для этого в ковш на выпуске вводят алюмини.евые отходы.

Использование предлагаемого спо;соба получения электрокорунда позволяетосуществить непрерывный процесс плавки с выпуском расплава из-под закрытого колошника, при этом появляется возможность решить проблему закрытия печей сводом с очисткой и утилизацией газов, снизит§ расход электроэнергии за счет того, что сокращается время плавки, отпа-, дает необходимость в значительном перегреве расплава перед -выпуском повысить производительность печных агрегатов в 2 раза; улучшается стойкость материалов и оборудования печных агрегатов.

Формула изобретения

1.Способ получения электрокорунда, включающий восстановительную электроплавку глиноземсодержащего сырья в присутствии углеродистого восстановителя, выпуск высокоглиноземистого расплава и попутного метал.ла из печи, от.личающийСя тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности печи, электроплавку и выпуск высокоглиноземистого расплава ведут при 2050-2150 К с последующим введением в расплав во время или после его выпуска ферроалюминия в количестве 6, от веса расплава.

2.Способ по п.1,о т л и ч а ющ и и с я тем, что ферроалюминий используют с содержанием алюминия 30-35%.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № +79732, кл. С 01 F 7/38, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР f, 51б6 2, кл. С 01 F 7/38, 1976.